常州工学院毕业设计论文 率场合，而且对于要求严格的MOSFET管，以现有的条件限制无法满足。从实验室现有的材料，我准备采用输出功率更大、设计灵活性更强、高效节能的集成离线式开关IC，TOP250，在TOP250的典型电路中采用的就是反激式，反激式的输出功率是几瓦到几百瓦，正好符合输出的要求。 下面是根据所选的设计出来的整体结构图：

图 3-1 电路的整体结构

3.2 反激变压器的主要方程

我们从交流电已经整成直流开始，电压加在原边电感上，开关导通期间，电流持续上升： Ipk=

VVDTVDTon== LLfL 这里，D是占空比，f是开关频率，T=1f是开关周期，这个方程适用于电流断续反激式变压器，原边电流波形图。

图 3-2 断续模式下反激式变压器的电流波形

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常州工学院毕业设计论文 储存在原边电感中的电量取决于峰值电流的大小：

LI2pkV2D2 E== 222fL 能量每个周期传递一次： P=Ef=

V2D2 2fL这个方程式电流断续模式下反激式变压器的基本方程。这个方程告诉我们，一旦输入电压固定，如果要增加输出功率，那么只能通过减低开关频率或减少电感来实现。而如果开关频率也以选定，那么只有通过减少电感才能增加功率。但是实际的电感都由一个最小值，断续工作的反激式变换器由最大输出的限制。 由所选的器件得知开关频率为132KZ，计算得：

?308V??0.4? 48*5W=

222*132000L 得出原边电感值为L≈200uH，可以计算得峰值电流Ipk为： Ipk=

308V*0.4=4A

150kHZ*200uH3.3 变压器磁芯的选择和匝数的计算

3.3.1 变压器的磁芯的选择

现在我们来选择磁芯材料。考虑到开关频率比较高，我们选用铁氧体材料或者MPP，完善的设计必须两者都考虑，这里我们只考虑铁氧体材料，因为如果效率相同，铁氧体磁芯的体积比MPP的体积更小。 我们已经知道（工程上单位取厘米、安和高斯） Bmax=以及：

0.4?N2Ae10?8u L= （2）

lm0.4?ImaxNu （1） lm 18

常州工学院毕业设计论文 这里lm是磁路长度。我们要用的铁氧体磁芯磁路长度非常短，这样B值会很大，甚至可能会使磁芯饱和，同时损耗也增大。因此反激式变压器（包括一些采用铁氧体材料的直流电感器）总是采用气隙。由于空气空气的磁导率远远低于铁氧体，一次气隙能够极大地增加磁路的有效长度。带有气隙磁芯的有效磁路长度为：

le=lm=u*lgap （3） 在很多实际应用的例子中，后面一项远远大于前面一项

u*lgap>>lm （4） 所以这样的近似是合理的 le≈u*lgap （5）

注意：制置是一个近似关系，并不能保证任何时候都成立，每一次设计的时候都要检查一下这个近似关系是否成立。 近似值来计算，我们可以得到以下式子：

0.4?ImaxN0.4?N2Ae10?8 B=与 （6）

lmlm 这些方程的使用前提我们必须清楚：对于带有气隙的铁氧体材料磁芯，在确认（4）方程成立的条件下，可以试方程（6）；否则，应使用基本方程（1）和（2），如果磁芯的气隙非常小，应该使用有效磁路长度（3)。

我们需要在不同的磁芯中进行选择，以确定自己所选的型号是最合适的，变压器的高度要求是我们的设计准则。但是考虑到成本，只能现有的材料中选择相近似的磁芯，现有的磁芯中最接近的是E42如图3-3。

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图 3-3 磁芯

由于我做的这个变压器的开关频率为132kHZ，查一下软磁铁氧体材料选择表，E42的性能优良，能够适用所设计的电路。

3.3.2 变压器的匝数的计算

磁芯的形状和材料选择好以后，下面我们要选择合适的气隙。通常先取最大磁感应强度，然后确定气隙大小，磁通也就确定了。对于气隙，可能会有一个问题，有时要求磁芯只有一边气隙，而另一边没有气隙。着需要特意模具，需要花费很多，另一个可能出现的问题是：气隙非常小，任何一点很小的气隙误差都会对磁感应强度产生很大的影响，并进一步影响损耗，甚至会导致磁芯的饱和。 即使是使用带有气隙的磁芯，仍然会有很多问题：由于本身的气隙很小，当两块磁芯连接在一起的时候，总的气隙误差会比较大；粘合的胶水也会增加气隙的长度。

回到我们的设计来，我们可以查到E42的AL的值为376nH，大的AL意味着匝数可以最少，那样线圈电阻也可以最小。200uH需要的匝数为： N=

200uH=23匝

376nH说明气隙可以通过Ae=178mm2=0.178cm2来计算，所以有

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